त्र्यंबकेश्वर मंदिर के पीछे कई कथाएं और मान्यताएं जुड़ी हुई हैं। इनमें से एक प्रमुख कथा है, जो शिव पुराण में उल्लेखित है।

संदर्भ में, एक ब्राह्मण ऋषि नामक ऋषि अपनी पत्नी अनसूया के साथ नासिक जंगल में वास कर रहे थे। उनकी एक बड़ी इच्छा थी कि उन्हें पुत्र प्राप्त हो। उन्होंने देवताओं की आराधना शिव विष्णु और ब्रह्मा को करनी शुरू की ताकि उन्हें अपनी इच्छा पूरी हो सके। इन त्रिदेवों ने उनकी प्रार्थना को सुनते हुए उन्हें वरदान दिया कि उनकी पत्नी अनसूया तीनों देवताओं के रूप में उन्हें पुत्र प्राप्त करेंगी।

कुछ समय बाद, अनसूया ने त्रिदेवों को अपने घर बुलाया और उनकी परीक्षा के रूप में उनसे यह विनती की कि वे उन्हें अपने पुत्रों की अर्थात् तीनों देवताओं को अपनी आँखों से निहारें। देवताएं इसे मान लीं और उन्होंने अपने रूप बदलकर अनसूया के सामने प्रकट हो गए। अनसूया ने अति संतुष्टि होकर त्रिदेवों को अपनी आँखों से निहारा और फिर उन्हें अपने पुत्रों के रूप में स्वीकार कर लिया।

त्रिदेवों की इस कृपा और अनसूया के पवित्रता को देखकर ऋषि और अनसूया को त्रिमेक्ष (त्र्यंबक) मंदिर निर्माण करने की आज्ञा मिली। त्रिमेक्ष मंदिर अनसूया के नाम पर भी जाना जाता है, क्योंकि उन्होंने इसका मंदिर निर्माण किया था।

यह कथा त्र्यंबकेश्वर मंदिर के पीछे की कहानी का एक रूप है और इसे स्थानीय पारंपरिक कथाओं और मान्यताओं में प्रमुखता से उल्लेखा जाता है।